ecs测井相关-1.doc

2、ECS测井及应用 2.1 ECS测井原理 ECS测井利用中子与地层原子核发生的中子-伽玛（n,γ）核反应放出的γ射线，测量地层的γ射线谱。由于不同核素的特征γ射线能量是不同的，通过对γ射线谱进行解谱分析可得到元素的相对产额。进而应用氧化物闭合模型可将元素谱的相对产额转换成元素的绝对百分含量。对于一个地区的沉积地层，相同沉积环境下沉积的矿物类型大致相同，因而具有变化不大的主要元素含量。反之，不同沉积环境下沉积的岩石矿物类型不同，岩石矿物中的元素含量有较大的变化。这是利用ECS测井资料测得的元素含量划分地层、进行地层对比的理论依据。此外，利用ECS测井资料，也可以根据岩心分析数据所建立的经验关系式，求得不同矿物的体积含量。 2.1.1 ECS仪器结构 地层元素测井仪由Am-Be中子源、BGO晶体探测器、光电倍增管、高压放大电子线路构成。该仪器总长4.45m，测速可达到550m/h，而且不受泥浆密度、流体类型和井眼状况的影响。在测井过程中，它通过Am-Be中子源发出能量为0~8MeV（平均4MeV）的快中子，快中子首先与地层中C，O，Si，Ca，Fe，Mg等元素发生非弹性散射反应，迫使地层放射出γ射线，快中子经过多次散射逐渐减速形成热中子，热中子被原子核所俘获产生特征俘获γ射线。用BGO晶体探测器可以探测并记录这些非弹性散射γ能谱和俘获γ能谱。ECS探头部分利用一个标准的592GBq(16居里)Am-Be中子源和一个大的BGO探头。利用Am-Be中子源(化学)大大的减少了探头部分的复杂性。但利用BGO探头需要探头在温度低于50℃的条件下测井，这是因为BGO的温度效应较差，30℃时其发光强度已降为0℃的一半，所以在制造时采用了一个杜瓦瓶和一个制冷系统。 同时在BGO晶体探头的外面装有硼罩，它可以防止由中子源直接射入井眼中的中子及地层中的带电粒子进入BGO晶体探测器，而只允许γ射线通过。ECS仪器指标如表2-1。 表2-1 ECS仪器指标 测井速度 标准：1800 ft/hr (549m/h) 测量频率 600 Kev~8 Mev 垂向分辨率 18 in（[45.72 cm]） 探测精度 2%—标准结果的相关 探测深度 9 in（22.86 cm） 泥浆类型及比重 无限制 温度等级 350 0F[177℃]，500 0F[260℃]（内部细颈瓶，CO2制冷） 压力等级 20000pas（138MPa），高压卡箍：25000pas[172MPa] 最小井眼尺寸 6.5 in [16.51cm] 最大井眼尺寸 20.0 in [50.80 cm] 外部直径 5.0 in[12.7 cm]，高压卡箍：5.5 in[13.97 cm] 长度 10.15 ft [3.09 m] 重量 305 ibm [138 kg] 拉力 50000 ibf [222410 N] 压力 20000 ibf [88960 N] 2.1.2 ECS的仪器谱分析 ECS测井得到γ射线谱。通过对γ射线谱进行解谱分析可得到元素的相对产额。应用氧化物闭合模型将元素谱的相对产额转换成元素谱的绝对百分含量。再根据大量岩心分析数据所建立的经验关系式，即可求得不同矿物的体积含量。 ①γ射线谱的解谱 我们测量得到的仪器谱是各种核素发出的γ射线的总结果。通过与单种元素在同样仪器测量条件下γ谱的比较，就可以解出地层中各种元素含量。这种确定单种元素含量的方法被称作剥谱分析。如右图为各种元素标准γ谱。由于环境温度与电子仪器的稳定性的影响，不同时间测得的谱相对来说会因为增益的变化而导致谱蜂的漂移。因此在进行剥谱分析之前，需要对测量谱和标准谱做谱漂移和谱形状校正。解谱过程比较简单，将经过校正后的测量谱与标准谱进行匹配，找出它们之间最佳线性关系。经过特定的数学处理，既可拟合出地层中C、O、Na、Mg、Si、Ca、Fe、S、Ti、Gd等元素的相对含量。  ②氧化物闭合模型 氧化物闭合模型（Oxides Closure Model）是Schlumberger公司应用的一种计算元素百分含量的方法。所谓氧化物闭合模型，就是组成矿物的氧化物、碳酸盐含量百分数之和为1(或所有元素质量的百分含量之和为1) 。该方法的关键在于仅研究在岩石骨架中存在而在流体中不存在的那些元素，即它不受井眼条件。经过剥谱分析得到的是地层中元素的相对含量，应用氧化物闭合模型技术将元素的相对含量百分数转换成元素绝对含量百分数。氧闭合技术所用的模型是通过了岩心分析和测井数据检验的，由准确的元素含量得到矿物的体积则要利用经验关系式。而经验关系式是建立在大量的岩心分析数据基础之上得到的。 简单的氧化物闭合模型 式中 ——闭合刻度因子(在每个深度层位都被计